ANN模型与分段线性插值及回归模型的比较及应用

对ANN模型、分段线性插值模型和非线性回归模型从原理上进行了比较,ANN模型易于构建各影响因素与因变量间复杂关系,非线性回归模型和分段线性插值模型可以将自变量与因变量间的关系通过表达式直观表达。以荆江三口分流量与枝城流量的关系为应用算例,采用相关系数、纳什效率系数、均方根误差和平均绝对误差等4个评价指标对3个模型的拟合精度和误差大小进行了比较。结果表明:3个模型均可应用于模拟枝城流量与荆江三口分流量的关系,但3个模型的计算值与实际值间的误差大小存在差异,从4个评价指标综合来看,ANN模型计算值与实测值的误差最小,分段线性插值模型次之,回归模型计算精度相对较低。

基于分段线性化的泥浆一维电渗脱水模型

为进一步深入探讨泥浆电渗脱水的影响因素,基于分段线性化方法,建立了泥浆一维电渗脱水模型。该模型考虑了电势梯度、孔隙比等因素对泥浆电渗透系数的综合影响,可以描述泥浆的非线性应力应变关系和大变形效应。与相关解析解及室内模型试验的对比结果表明:所提模型分析结果的误差不超过5%。在此基础上,分析了加载电压、压缩指数、电渗透系数等参数对泥浆电渗脱水过程的影响,结果表明:增大加载电压和电渗透系数,可提高最终脱水量和缩短稳定时间;随着泥浆压缩性的提高,泥浆最终脱水量增大、稳定时间延长。

基于分段线性模型针对TLP瞬态干扰信号的芯片协同防护设计方法研究

集成电路芯片在高密度、小型化发展过程中产生了电磁兼容问题,为强化集成电路芯片对瞬态干扰信号的应对防护效果,可结合传输线脉冲(TLP)测试构建分段线性模型。文章首先对芯片应对瞬态干扰信号展开防护设计的现实需求进行分析,以CD4001BE芯片为例提出芯片TLP测试分段线性建模方式,总结瞬态电压抑制TVS二极管建模方法,并进一步展开芯片分段线性模型协同防护设计分析,旨为借助分段线性模型的方式控制芯片防护的设计时间与成本。

带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型研究

[目的]针对在冲击激励作用下带限位器的隔振系统刚度呈非线性变化的问题,开展冲击动力学理论模型及其抗冲击性能研究。[方法]首先,利用分段线性等效思想,建立带分段线性刚度限位器的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型;然后,利用解析法对理论模型进行解析求解,并与不同冲击工况下的有限元法冲击响应进行对比验证。[结果]在不同的冲击工况下,动力学理论模型的解析解与有限元数值解具有高度的一致性。[结论]通过对比分析,验证了带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型及求解方法的准确性,可为带限位器隔振系统的工作原理与性能特点研究提供理论依据。

基于修正闭环子空间辨识–分段线性结构的环管式丙烯聚合反应过程非线性模型预测控制(英文)

针对环管式聚丙烯生产过程装置多变量、耦合和非线性等特性容易导致过程控制不稳定及质量指标波动问题,本文提出了一种基于修正闭环子空间辨识–分段线性(MSSARX--PWL)维纳(Wiener)模型结构的非线性模型预测控制算法.利用修正的闭环子空间辨识方法(MSSARX)辨识对象在闭环工况下的线性状态空间模型,并将该线性模型与多变量分段线性化(PWL)方法辨识得到的非线性稳态模型结合,建立双环管丙烯聚合反应动态过程的非线性预测模型,而后进一步将非线性模型转化为线性模型,在线性预测控制算法框架下用二次线性规划方法(LQP)优化控制器,无须用非线性规划方法(NLP)求解.从双环管丙烯聚合反应过程仿真例子表明,该算法不仅能保证模型和控制精度,而且能提高计算效率.

沥青玛蹄脂粘弹性模型参数分段线性拟合法

分析了沥青玛蹄脂静态蠕变曲线的特点,应用分段拟合法对曲线的起始与末尾段进行线性拟合,研究了剪切蠕变条件下沥青玛蹄脂粘弹性Burgers模型参数取值,并与传统方法进行了对比。发现在低温条件下,两种方法的平均误差基本保持在5%以内,而传统方法的最大误差超过了20%,分段拟合法仅有小时间段超过5%;高温条件下,传统方法测定Burgers模型参数比较困难,而分段拟合法平均误差小于0.01%。研究结果表明:分段拟合法误差相对较小,易于操作,是确定Burgers模型参数的有效方法。

基于分段线性化模型的冷连轧机PID解耦控制

针对冷连轧机采用基于工作点的线性化模型进行动态规格变换控制时系统误差和张力波动较大的问题,提出了一种基于递推分段线性化模型的PID解耦控制方案。通过对五机架冷连轧机进行动态规格变换仿真表明,该方案可保证系统的控制精度,满足动态规格变换的控制要求。

管式换热器分布参数模型的分段线性化方法研究

管式换热器动态过程分布参数模型的解析求解是比较困难的,分段线性化是近似求解的有效办法。对不同扰动因素,各段之间的连接方式不同,不能简单处理成串联结构,否则将导致错误的结果。对于入口温度扰动,各段之间的联系为串联结构;对流量和加热量扰动,由于这些扰动在系统空间上具有同时性,因此各段之间的联系为串并联结构。该文针对三种不同扰动,分别推导出分段线性化的总传递函数的形式,并证明当分段数量趋于无穷大时,其结果与分布参数模型的解析解完全相同,从而也证明了可以通过提高分段数量改善仿真计算结果的精度。该文进行了实例仿真计算,主要针对温度和加热量扰动进行,仿真结果很好地验证了理论分析。

土体非线性模型的分段切线模量研究

结合大量实验数据，基于原邓肯非线性模型，建立了土体达到抗剪强度之前分段切线模量的非线性模型，其轴向应变εa与轴向压应力（σ1-σ3）的比σa／（σ1-σ3）-εa曲线包括向上弯折和向下弯折2种，均由两折线组成．硬化型曲线一般可用向下弯折的折线进行拟合，而软化型且剪胀比较明显的应力-应变关系用向上弯折的折线进行拟合．试验结果表明，该模型较原邓肯非线性模型能更好地模拟土的应力、应变发展情况，与实际更加吻合．

以屈服接近度分段函数表示的非线性流变模型的程序实现

基于三轴流变试验提出的非线性黏弹塑性流变模型存在蠕变门槛值、长期强度和非线性黏塑性体等组件。这种复杂的流变模型在进行程序实现时存在着诸多问题,比如一维的蠕变门槛值和长期强度推广至三维时难于表达、非线性黏塑性部分难于处理等问题。通过引入屈服接近度参数作为蠕变方程分段函数的判别准则,解决了三维情况下蠕变门槛值和长期强度的表达问题;详细推导了黏塑性部分的表达形式,并给出了三维中心差分形式,实现了流变模型在FLAC3D中的二次开发。通过算例验证了程序开发的正确性,对流变模型进行参数辨识,拟合曲线与试验曲线吻合较好,表明了所建模型的正确性与合理性。

某型涡扇发动机分段线性化模型的建立

基于某型涡轮风扇发动机非线性动态模型,建立并实现了该发动机的分段线性化模型。介绍了拟合法建立涡轮风扇发动机线性状态空间模型的建模方法,并以发动机高压转子转速为参考参数选取发动机的稳态工作点,分别求取了这些工作点处的线性状态空间模型。以这些线性状态空间模型为基础,在S imu link仿真平台下,采用S-function模块建立了分段线性化发动机模型,并实时地对模型进行求解,得到所需要的高低压转子转速、涡轮落压比以及燃烧室温度等发动机参数。分段线性化模型与非线性模型的仿真结果比较表明此种建模方法输出精度高,能够很好的反映该型发动机的特性。

基于分段线性随机共振模型的信号检测电路研究

提出了一种新的分段线性随机共振模型,建立了模型的数学关系,通过强噪声背景下微弱周期信号检测的数值仿真,验证了模型的有效性。根据该模型设计了硬件电路,对不同噪声强度背景下微弱周期信号以及无噪声周期信号进行了随机共振实验研究和对比分析,结果表明,该电路可以实现对强噪声背景下的微弱周期信号检测,并能显著增强输出信噪比。

基于滤波的分段线性Hammerstein系统的递推辨识方法

Hammerstein模型具有结构简单、能很好地反映典型非线性特性等优点,一直是控制领域的重要研究内容之一.本文主要研究输出误差自回归Hammerstein系统的辨识问题,系统的输入非线性部分采用分段线性函数拟合,并引入切换函数和位置函数将其表示为线性参数表达式.为克服有色噪声的干扰,本文通过关键项分离和数据滤波技术,建立系统的滤波辨识模型.在此基础上,文中提出了基于滤波的遗忘梯度算法,基于滤波的递推广义最小二乘算法和基于滤波的多新息遗忘梯度算法估计未知参数.本文通过仿真实例验证了所提算法的有效性,证明了多新息理论的应用可以有效地提高递推算法的辨识性能.

基于分段线性化模型的一维流变固结分析

为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有效性.在此基础上,探讨UH本构模型参数对固结进程的影响.数值分析表明,饱和软黏土的黏滞效应使得靠近不排水面处的土体在加载初期出现了超孔隙水压力升高的现象,随后减缓了加载中后期地基超孔隙水压力的整体消散,增大了地基的沉降量.同时,随着回弹指数和初始超固结参数的增大,上述流变固结特性更加明显.

紫外光谱法水体COD测量的线性-指数分段数学模型

利用紫外光谱法分析水体COD时,当样品达到一定浓度之后(仍处于朗伯-比尔定律通常被适用的浓度范围内),其溶液紫外吸光度与溶液COD数值会明显偏离线性关系,此现象在许多学者发表的紫外光谱论文中都曾有所提及。对此,选用海洋光学公司的S2000微型光纤光谱仪作为光谱测量仪器,选用PX-2脉冲氙灯作为激发光源,在温度为20℃(±0.5℃)及湿度为35%(±5%)的暗室中进行光谱实验,测量了COD值为40~680 mg·L^-1的34组邻苯二甲酸氢钾溶液样品的紫外吸收光谱,并基于样品紫外吸收特性进行了分析建模。采用相关系数法选取优势波段,通过对比样品紫外吸收光谱的第二特征峰和水质COD分析中常用波长处的COD-吸光度关系曲线动态特性,选定优势波长为275 nm。采用逐点延伸的方式,在较低浓度段利用鲁棒线性回归、较高浓度段利用非线性最小二乘回归,反复拟合线性或指数方程,滑动预测下一个数据点,根据均方根误差和相对误差判断预设低浓度临界点和较高浓度临界点,确定了低浓度段和较高浓度段COD-吸光度关系模型的分段点分别为300和560 mg·L^-1,得到低浓度段模型和较高浓度段模型。通过在优势波长处进行低浓度段、较高浓度段和全浓度范围的鲁棒线性回归和非线性最小二乘法回归等不同模型的拟合精度比较,表明40~300和300~560 mg·L^-1范围内COD-吸光度关系的线性-指数分段数学模型,不仅拟合精度最高,而且预测效果好,低浓度段的预测均方根误差为4.9449,较高浓度段的预测均方根误差为6.7689,整体预测均方根误差为5.6647。研究结果对紫外光谱应用于较高COD的水质测量和分析具有一定的参考价值。

分段线性网格模型编辑技术

计算机动画系统的核心模块之一是角色和场景的造型系统,该系统模块的关键技术在于模型编辑算法的有效性体现.本文从算法的意义上综述了分段线性网格模型编辑技术的发展、应用和研究方向,并对近年来出现的内在量方法、保刚性的插值方法、坐标优化方法和微分网格处理方法的编辑算法进行了详细的论述,同时给出了这些技术的应用效果.

重型燃气轮机分段线性化状态空间模型的建立

基于西门子V64.3重型燃气轮机非线性动态模型,建立了该重型燃机的分段线性化状态空间模型。介绍了重型燃机模型的线性化方法,对燃机不同功率稳态工作点进行线性化,得到该工况下的燃机状态空间模型,选取燃机功率为参数建立燃机分段线性化状态空间模型。通过对重型燃机稳态工作点小扰动和加载过程的线性化模型和非线性模型仿真结果对比,表明了本文所建立的分段线性化状态空间模型的准确性。

规范化分段线性化网络的可控开关模型

本文提出应用PSpice提供的可控开关和多维受控源构成各种规范化分段线性化器件的模型,它使得可用PSpice来分析一般的规范化分段线性化网络,这是有工程意义的。文中有详尽的算例。

混凝土构件的一种新的分段线性化损伤模型

本文根据Ｎａｊａｒ损伤理论，提出了一种应用于混凝土构件损伤分析的分段线性化模型．文中给出了这种模型的损伤列式和有限元计算方法。数值算例表明，这种方法有较好的精度，可以在混凝土结构损伤分析中应用．

新型多齿开关磁链永磁记忆电机分段线性磁滞模型研究

为了研究多齿开关磁链永磁记忆电机在线调磁特性,提出一种可快速计算该电机磁链及空载反电动势的分段线性磁滞模型。根据该多齿开关磁链永磁记忆电机的磁路模型及工作原理,通过在多齿开关磁链永磁电机定子中放置具有高剩磁、低矫顽力(low coercive force,LCF)的永磁体,在线改变励磁绕组中脉冲电流的大小和方向改变LCF永磁体的磁化状态,从而实现永磁磁链的在线调节。使用所提出的分段线性磁滞模型,分析多齿开关磁链永磁电机在线调磁特性过程中,比较了使用不同分段次数(四段、五段、六段和无穷段)的磁滞模型下LCF永磁体工作点的计算精度。最后,通过有限元分析和实验表明:使用所提出的分段线性磁滞模型可以快速准确地得到多齿开关磁链永磁记忆电机的调磁特性。